解決方案與產(chǎn)品應(yīng)用
新型霍爾式角位移傳感器的設(shè)計(jì)與試制 - 新世聯(lián)傳感器
更新時(shí)間：2013-07-08 10:48:12
應(yīng)用介紹
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一、前言 角位移傳感器廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中的角度控制，在機(jī)械設(shè)備制造、化工過(guò)程控制、 建筑設(shè)備、儀器伩表、醫(yī)療儀器生產(chǎn)等各種需要控制 角度的場(chǎng)合⑴。 角位移傳感器主要有電阻式、電容式、電感式、 光電式、光柵式等，目前市場(chǎng)上常用的是電阻式的角 位移傳感器，它技術(shù)成熟、價(jià)格便宜，但只能輸出模 擬信號(hào)、測(cè)量角度范圍只有350°左右，由于電刷的 存在，機(jī)械壽命只有幾百萬(wàn)次，屬于接觸式測(cè)量。而 基于霍爾效應(yīng)的非接觸式角位移傳感器具有無(wú)可比擬 的優(yōu)勢(shì)，它具有能輸出數(shù)字式、脈沖式和模擬式等多 種信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)死角測(cè)量，理論上可實(shí)現(xiàn)無(wú)限壽命 等特點(diǎn)，是角位移傳感器的發(fā)展方向p]。 本文依據(jù)霍爾效應(yīng)原理，釆用大規(guī)模集成電路芯 片和電氣隔離技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種新型霍爾式角位移傳 感器，并進(jìn)行了試制。對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)試表明：這種新 型霍爾式角位移傳感器可輸出多種信號(hào)，包括數(shù)字信 號(hào)、模擬信號(hào)、脈沖信號(hào)等，分辨率可達(dá)0.09°，與 傳統(tǒng)的電阻式角位移傳感器相比，不僅能實(shí)360° 范圍內(nèi)非接觸式測(cè)量，而且可輸出數(shù)字和模擬多種信 號(hào)。由于沒(méi)有電刷結(jié)構(gòu)，其機(jī)械壽命大為提髙，可達(dá) 幾千萬(wàn)次至上億次，滿(mǎn)足各種惡劣環(huán)境下角位移的精 確測(cè)量，能替代目前市場(chǎng)上己有的各類(lèi)角位移傳感器， 具有廣闊的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。 二、霍爾式角位移傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 霍爾效應(yīng)自1879年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，隨著集成電路技術(shù) 的迅猛發(fā)展，霍爾集成元件芯片得到越來(lái)越多的應(yīng)用 [3]。針對(duì)目前使用的導(dǎo)電塑料角位移傳感器存在著電 刷接觸噪聲大、穩(wěn)定性不高和壽命不長(zhǎng)等缺陷，采用 AS5045專(zhuān)用霍爾集成電路芯片設(shè)計(jì)了一種新型角位移 傳感器，以及信號(hào)調(diào)理電路。 1、傳感器信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì) 傳感器信號(hào)調(diào)理電路以AS5045芯片為核心， 采用帶表面絕緣層的雙面敷銅板。電路由AS5045和 405B兩塊集成電路為主構(gòu)成，只需少量外接器件就可 實(shí)現(xiàn)對(duì)角位移信號(hào)的采集、放大以及數(shù)字化處理，獲 得SSI、PWM等多種信號(hào)輸出形式，反應(yīng)時(shí)間在lms 以?xún)?nèi)。信號(hào)調(diào)理電路原理圖如圖1所示。 |
